2016年, 第15卷, 第2期　刊出日期：2016-04-05

  

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  自动导引车在工业4.0中的应用

  尚俊云, 暴海宁, 冯艳丽, 胡静

  导航与控制. 2016, 15(2): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.001

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  随着工业4.0概念的逐步成熟,智能化工厂、智能化生产以及智能化物流将是未来很长一段时间的发展模式,传统的制造企业会面临智能化的升级和转型。在此背景下,从提高工业化生产自动化程度的角度入手,在生产流水线中引入自动导引车。然后针对每一种导航方式分析其优缺点,并且结合现代化生产方式的特点,通过对具体的应用案例进行分析,从原理上重点阐述了激光导引的情况,同时分析了自动导引车(AGV)的发展趋势,为企业后续在选择适合自身特点的自动导引车方面提供了参考。
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  火星探测光学自主导航半物理仿真系统设计

  张宇, 刘宗明, 卢山, 曹淑清

  导航与控制. 2016, 15(2): 9-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.002

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  针对火星探测中的捕获段和环火段,探讨火星探测光学自主导航半物理仿真系统的设计方案。研究了轨道动力学模型和光学相机导航系统图像处理方法,建立了自主导航算法模块的观测模型和输出显示模块的模型,利用Unscented卡尔曼滤波算法对探测器的位置和速度滤波。仿真结果表明,自主导航精度较高。
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  WSN在航天器参量监测和多导弹作战中应用

  王杰, 姚宜东, 李文, 丁祝顺, 李清洲

  导航与控制. 2016, 15(2): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.003

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  与日益成熟的无线通信技术相比,传统的有线线缆监测与通信逐渐显现出其缺点与不足。无线传感器网络（WSN)技术的出现为航空航天设备间的通信、各种参量的监测、多武器信息共享与协同作战等开辟了一种新的无线思路。讨论了无线技术应用于航空航天的发展趋势,结合WSN理论,分析了WSN技术在未来航空航天领域应用的可行性,并以航天器内环境参量监测及数据传输、多导弹信息共享与协同作战为例,给出WSN技术在未来航空航天上的应用模型。WSN技术在未来航空航天上的成功应用将进一步推进其智能化发展。
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  工装设计优化技术的现状及发展趋势

  于兰萍, 周涛

  导航与控制. 2016, 15(2): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.004

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  介绍了国内外工装设计优化技术的现状,以高精尖的大型复杂装备制造行业工装为例,说明了柔性工装是工装设计制造的趋势;分析了工装设计优化的关键技术,其中包括柔性化、模块化、数字化、标准化、自动化和网络化等多个方面。
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  信鸽归巢导航的多信息融合

  王子昱, 张文平, 杨功流

  导航与控制. 2016, 15(2): 24-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.005

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  信鸽远距离导航能力一直以来都是生物导航领域研究的热点问题,其奥秘的逐步展露和揭示对仿生导航乃至仿生学的发展都有着十分重要的启发意义。论文归纳了基于环境的信鸽导航理论、基于信鸽感测能力的导航理论以及基于信鸽生理特征的导航理论的研究情况,介绍了近些年信鸽导航研究领域的新进展,展望了未来可能取得的突破方向。
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  引入陀螺观测量的捷联快速双位置对准方法

  李逸, 杨孟兴, 徐兵华

  导航与控制. 2016, 15(2): 29-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.006

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  为了解决初始对准中速度与精度相矛盾的问题,提出了静基座下引入陀螺测量误差信息的捷联快速双位置对准方法。在常规对准方法基础上,增加陀螺测量角速度信息为观测量,提高系统可观测度,提升滤波器的收敛速度。针对双位置单滤波器方位失准角估计慢的问题,提出双位置双滤波器的对准方案。仿真验证表明,该方案方位失准角的估计精度与水平失准角相当。该方法切实可行,对提高惯导系统的可观測性和缩短对准时间,有重要的参考价值。
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  MEMS惯性测量单元减振系统仿真分析

  孙丽艳, 张帅, 杨亮, 张承亮

  导航与控制. 2016, 15(2): 36-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.007

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  MEMS惯性測量单元使用MEMS仪表作为角速度和加速度传感器,该传感器对振动和冲击敏感,会引起惯性测量单元的测量误差。MEMS惯性测量单元多用于飞机、炸弹、导弹等振动环境恶劣的地方,因此减振器的设计尤为重要。减振器设计首先要明确惯性测量单元所处的振动环境,其次要明确MEMS惯性测量单元敏感的频点,最后明确惯性测量单元的肩量、安装形式。设计了一种用于MEMS惯性测量单元的减振器,减振效率达75%,对振动和冲击均起到衰减的作用,衰减频带展宽,且在峰值的放大倍数低于3.5。
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  一种捷联惯导系统多位置往复旋转初始对准方法

  陈勇, 谢波, 邓麟

  导航与控制. 2016, 15(2): 40-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.008

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  为了更好地实现捷联惯导系统初始对准的快速性和精确性,提出了一种单轴多位置往复旋转的对准方案。粗对准阶段采用一种抗晃动的粗对准算法以获得初始姿态;精对准阶段采用惯性系下的闭环Kalman滤波方法。仿真与实验均证实,该方案简单易行,能够在短时间内获得高对准精度,具有很好的工程实用性。实验结果表明,300s的初始对准,可使水平对准精度优于8"(RMS),方位对准精度优于33"(RMS)。
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  基于惯性系的光纤寻北仪双位置寻北算法

  蒋杰, 黄茗, 杨功流, 史俊, 周潇

  导航与控制. 2016, 15(2): 45-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.009

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  由低精度光纤陀螺（Fiber Optical Gyroscope, FOG)组成的寻北仪具有结构简单、成本低的优点,但易受地磁和车上复杂外部环境的影响。针对低精度FOG存在地磁零位,寻北仪对外部晃动敏感的缺陷,通过对陀螺进行地磁零位补偿保证陀螺零偏稳定性,在此基础上提出了基于惯性系的双位置寻北算法。算法分别在两个对位进行惯性系寻北,利用双位置对消原理获得不受陀螺固定零偏影响的方位角并完成水平陀螺固定零偏的估计。实验结果表明,陀螺零偏稳定性0.15(°)/11,加速度计零偏稳定性150邮的惯性器件精度下,车上寻北误差1倍标准差小于4.5mil、极差小于10mil、对准时间小于5min。与传统双位置算法相比,所提算法在晃动基座条件下具有对准精度高,环境适应性强的优点。
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  基于贝叶斯理论的激光陀螺可靠性评估

  唐百胜, 江腾飞

  导航与控制. 2016, 15(2): 51-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.010

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  激光陀螺是一种由多种元器件组成的高可靠性、长寿命的光电器件,在可靠性评估中,可以依据最小薄弱环节定理,基于传统寿命试验,建立激光威布尔分布可靠性模型;但是由于其高可靠性的特点,在可靠性寿命试验中常常得不到失效数据,应用传统的参数评估方法不能对威布尔分布中的未知参数进行估计。贝叶斯原理得到各个时刻的失效概率,进而建立参数的线性回归模型对威布尔模型中的未知参数进行估计,从而得出激光陀螺的可靠性指标,最后对此种方法进行了验证。该方法中贝叶斯估计结合经验信息大大减小了试验样本数,且克服了传统可靠性评估方法依赖失效数据的缺点,在工程应用上具有很高的价值,结果表明了该方法的有效性。
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  基于非线性双通MZI的多波长掺铒光纤激光器

  延凤平, 彭万敬, 冯亭, 刘硕, 谭思宇

  导航与控制. 2016, 15(2): 57-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.011

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  提出了一种基于非线性双通MZI光纤滤波器的波长间隔可切换多波长掺铒光纤激光器。非线性双通MZI光纤滤波器除了多通滤波作用还具有功率均衡作用,能有效抑制掺铒光纤的增益竞争,从而实现室温下多波长稳定激射。通过合理调整激光腔内的偏振态,分别实现了0.2nm和0.4nm密集波长间隔可切换的多波长激光输出,两种状态下的激光波长个数分别为44个和25个,測量可得激光光信噪比分别高于14dB和30dB。
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  一种小型化分体式星敏感器的设计

  朵文华, 游鹏程, 王文璞, 段宇鹏, 赵启坤

  导航与控制. 2016, 15(2): 64-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.012

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  星敏感器是以恒星为参照系,以星空为工作对象的高精度空间姿态测量装置,提供准确的空间方位和基准,具有高精度、无漂移、工作寿命长等特点,可与惯性仪表组成复合导航。针对小体积、高精度的应用需求,重点概述了星敏感器小型化分体式结构设计、光学系统设计、星像提取和星图识别等关键技术,为小型化星敏感器研制提供了设计思路。
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  基于TMS320DM368的光电吊舱视频压缩系统设计

  袁秋晨, 闵跃军, 丁祝顺, 蒋鸿翔

  导航与控制. 2016, 15(2): 69-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.013

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  无人机光电吊舱视频数据的实时压缩处理是无人机光电吊舱的关键技术之一。以DM368为核心处理器,以嵌入式Linux为板级操作系统,设计出一套可供无人机光电吊舱使用的低功耗视频实时压缩系统。与传统的嵌入式视频H.264软件编码压缩系统相比,本系统依赖DM368内嵌的视频协处理硬核处理H.264编码,具有功耗低、处理延迟小、外部电路简单等诸多优势。同时系统以嵌入式Linux为板级操作系统,实时性强,可稳定高效地管理视频采集、硬核调度、串口通信、数据输出等诸多任务。
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  一种用于CPT磁力仪的VCSEL激光管参数自动调节方法

  孙晓洁, 张笑楠, 寇军, 杨锋

  导航与控制. 2016, 15(2): 75-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.014

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  为了解决手动调节VCSEL激光管运行参数困难的问题,提出了一种用于CPT磁力仪的VCSEL激光管参数自动调节方法。首先,在稳定原子气室温度的基础上,通过步进增加激光管的驱动电流并探测光强,确定扫描电流的范围;其次,在初始工作温度基础上增加激光管温度步进,重复扫描三角波驱动电流,并全范围搜寻吸收峰;当首次读取到吸收峰后,利用调节电流精确锁定在当前工作温度条件下吸收峰对应的电流值,同时微调温度,调整吸收峰到最佳位置;最后,记录当前的激光管工作参数,完成整个VCSEL激光管参数自动调节过程。采用上述方法能够快速实现VCSEL激光管的测试及工作参数的设置,提高了工作效率和整机性能。
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  基于线性工作点的轴向混合磁轴承优化设计与仿真分析

  牛立新, 周玮琳, 付红伟, 曹明

  导航与控制. 2016, 15(2): 80-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.015

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  提出一种利用等效磁路与电磁仿真相结合的方法,实现了基于线性工作点的某磁悬浮CMG轴向混合磁轴承优化设计。通过建立等效磁路及有限元模型实现最佳线性工作点的永磁磁路优化设计。利用Ansoft仿真软件建立电磁参数化仿真模型,实现电磁参数剥离分析及电磁磁路的线性仿真优化设计。以混合磁轴承承载力及刚度线性工作点为约束条件,建立磁轴承动态仿真模型,实现轴向混合磁轴承线性工作区域的动态特性分析。采用该方法设计的磁轴承最大承载力为160N,位移刚度与电流刚度分别在为(-0.5±0.1)x10⁶N/m,(115±3)N/A。与传统混合磁轴承设计相比,该方法设计简单,能够快速实现综合优化设计,在满足承载力前提下,提高了动态力学的线性空间与控制刚度的线性稳定度。
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  测试三轴转台误差分析及建模

  李慧鹏, 曹亚运, 高爽, 季伟峰

  导航与控制. 2016, 15(2): 89-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.016

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  以用于测斜仪的三轴转台为研究背景,通过分析其运动规律,探讨了三轴转台不正交度误差源对三轴转台精度的影响,并用MATLAB对它进行了误差建模,仿真计算得出了系统装配不正交时三个坐标的误差率;最后,引入实际测试过程中角度传感器的测量误差,在三轴不正交的前提下又对三坐标测量误差进行了数学建模,通过仿真分析,研究探讨了角度传感器带来的误差规律,在实际应用中为测斜仪标定测试和误差补偿提供了理论依据。
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  半球动压马达转子端面垂直度检测装置

  段荣, 薛凤举, 董君华

  导航与控制. 2016, 15(2): 94-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.017

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  在半球动压马达转子端面垂直度的工序中,检測一直是影响生产效率的重要瓶颈问题,因没有理想的检测手段,目前只能依赖三坐标仪进行检测。因检测频繁、测点多、耗时长,极大地影响了生产效率。介绍了一种基于光学检测原理研制的端面垂直度检测装置,工程实际应用结果表明,它具有检测精度高、操作简便、时间短的特点,极大地提高了检測效率,在提高生产效率方面具有重大的实际意义。
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  光纤环内部应力试验研究

  尹其其, 李晶, 张智华

  导航与控制. 2016, 15(2): 98-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.018

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  光纤环是光纤陀螺的核心敏感部件,其内部应力值的大小和分布对光纤陀螺的整体性能有很大影响。光纤环的内部应力主要包含拉伸应力、弯曲应力和固化应力等,光纤环的绕制工艺和固化工艺等都会对光纤环的应力产生影响。通过测量不同绕制工艺下光纤环的应力分布和偏振串扰分布,得出光纤环绕制张力越小、光纤环直径越大、固化胶的收缩率越小,光纤环的应力也越小,相应的偏振串扰值也越小,为光纤环绕制技术的提高提供依据。
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  基于飞机平台的北斗救生信标机的性能测试技术研究

  阮先丽, 孟超

  导航与控制. 2016, 15(2): 104-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.019

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  从北斗系统组成、功能及原理入手,分析了北斗救生信标机在飞机平台上进行性能测试的特点,介绍了性能测试和评判方法,分析并研究了验证结果。应用结果表明,本文设计的试飞和测试评估方法科学可行,测试结果准确,充分体现了被测设备的功能性能,暴露了设计缺陷,给出了使用限制建议。研究结果具有重要的工程实际应用价值,能够为用户提供使用参考。
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  PLC与OP在综合测控系统的设计

  张晓玲, 魏宗康

  导航与控制. 2016, 15(2): 108-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.02.020

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  基于可编程控制器（PLC)与操作员面板（OP)创新结合的平台,提供了一个安全可靠、实时操作和高效快捷的测量和控制系统,不仅扩展了PLC的功能,使其具有图形化、交互式工作界面的独立系统,而且大大减少了操作台上开关、按钮、仪表等的使用数量,使得编程和操作工作非常轻松舒适。提出了利用西门子S7-300系列PLC、OP构成的综合測控系统设计方案。设计了测控系统的组成、PLC和OP硬件结构及软件框图、操作面板组态画面以及主要监測功能,在实际的应用中提高了自动化測试程度及测试的数据精度和准确性,取得了良好的应用效果。